集装箱堆场门机轨道梁计算书.doc

一、 计算采用的规范
1. 采用的规范：
《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）
《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）
《港口工程混凝土结构设计规范》（JTJ213-98）
2. 采用的软件：
STAAD CHINA2003 （注册号：2.4）
二、 计算内容
1. 场桥轨道梁内力计算
2. 场桥轨道梁配筋计算
三、 参与计算的主要材料及其指标
混凝土：C35, fc＝17.5MPa， Ec＝3.15×104MPa。
钢 筋：Ⅰ级钢筋： fy＝fy’= 210MPa, Es=2.1×105MPa；
Ⅱ级钢筋： fy＝fy’= 310MPa, Es=2.0×105MPa。
四、 工艺荷载
1. 箱角荷载
设计堆高6层，箱角荷载275KN/角。
2. 轨道式场桥荷载

五、 轨道梁内力计算
轨道梁上部荷载为轨道式场桥，由于场桥轨道梁对地基土的残余沉降和不均匀沉降要求较高，所以拟在轨道梁基础下打φ600PHC（AB1型）管桩，采用双直桩方案，桩顶支承在桩帽上，直接打到基岩面，场桥轨道梁分段为20米，每段6根PHC桩，桩基布置方式如下图：
计算图式：
计算原则：按照弹性支撑连续梁计算，桩端与梁底部按固结计算，作用于梁上的荷载为轨道式场桥，连续梁内力计算采用STAAD CHINA2003 （注册号：2.4）进行计算。
1、φ600PHC桩的弹簧系数计算
取钻孔G24进行计算

桩的相对刚度系数T按照《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）附录C计算：

式中：
T――桩的相对刚度系数（m）；
Ep――桩材料的弹性模量（KN/m2），Ep＝3.90×107KN/m2;
Ip――桩截面的惯性矩（m4），Ip＝0.0053m4；
m――桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数（KN/m4），按照表C.2.1取m＝4500KN/m4；
b0――桩的换算宽度（m），b0＝2d＝2×0.6＝1.2m。

根据《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）4.3.1条规定
L＝38m＞4T＝4×2.1＝8.4m
该桩属于弹性长桩。
桩的弹簧系数1/K按照《高桩码头设计与施工规范》（JTJ291-98）3.5.7.2计算（桩直接支承在岩石上）：

式中：
L――桩身全长（m），L＝38m；
Ap――桩身横截面面积（m2），Ap＝0.1693m2。

1/K＝172878
双桩弹簧系数＝172878×2=345756
2、桩的极限承载力计算
按照《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）4.2.4条计算单桩垂直极限承载力：

式中：
Qd――单桩垂直极限承载力设计值（KN）；
γR――单桩垂直承载力分项系数，γR取1.45；
U――桩身截面周长，U＝1.8850m；
qli――单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值（kPa）；
li――桩身穿过第i层土的长度（m）；
qR――单桩极限桩端阻力标准值（kPa）；
A ――桩身截面面积（m2），A＝0.2827m2。
计算结果见下表
钻孔G24
土层顶标高（m）
土层底标高（m）
li（m）
qf（kPa）
li×qf
①2
1.2
-1.2
2.4
10
24
②
-1.2
-9.1
7.9
12
94.8
③1
-9.1
-14.9
5.8
14
81.2
④2
-14.9
-23
8.1
65
526.5
④3
-23
-32.3
9.3
40
372
⑨2
-32.3
-33
0.7
120
84
桩端极限摩阻力
8000
kPa

φ600桩
Qu＝
3097.18
KN

3、STAAD计算结果如下（取3段梁计算）：
STAAD数据文件见附录1
荷载图式

剪力图式

弯矩图式

移动荷载作用下内力计算结果汇总表：
项目
数值(标准值)
单位
跨中弯矩
2251
(kN.m)
支座弯矩
-1193
(kN.m)
支座剪力
1540
(kN)
支座反力
2504
(kN)
支座反力为2504KN，分配到每根桩上的力为1252KN。
自重作用下梁的内力计算结果汇总表：
项目
数值(标准值)
单位
跨中弯矩
171
(kN.m)
支座弯矩
169
(kN.m)
支座剪力
157
(kN)
承载能力极限状态时作用效应组合（持久组合）
项目
数值(设计值)
单位
跨中弯矩
3581.70
(kN.m)
支座弯矩
1992.30
(kN.m)
支座剪力
2486.4
(kN)
正常使用极限状态时作用效应组合（短期效应组合）
项目
数值(设计值)
单位
跨中弯矩
1971.80
(kN.m)
支座弯矩
1123.40
(kN.m)
支座剪力
1382.6
(kN)
六、 轨道梁配筋计算
轨道梁配筋计算见表6-1、6-2

轨道梁配筋计算（下侧跨中） 表6-1
1）配筋计算 配筋计算点
下侧跨中
弯矩标准值Ｍk＝
1971.8
弯矩设计值Ｍ＝
3581.7
梁宽ｂ＝
1100
梁高ｈ＝
1400
钢筋保护层厚度ｃ＝
50
钢筋ｄ＝
28
ｈ０＝
1292
受拉钢筋配2排时，a=c+d+e/2=
108
混凝土轴心抗压强度fc=
17.5
fy=
310
γd=
1.0
单根钢筋截面积Ａ＝
615.75
Es
200000
Ml=
1971.8
截面抵抗矩系数αs
αs＝γdM/fcbh02
0.1115
相对受压区高度ξ
ξ＝1-（1-2αs）^0.5
0.1185
判断是否按双筋截面进行配筋：
ξb=
0.45
可按单筋截面进行配筋

γs＝（1+（1-2αs）^0.5)/2
0.9408
计算的钢筋截面面积As
As=γdM/γs.fy.h0
9505.8
所需筋数量N
15.438
取整数后Ｎ＝
11
按上述配筋后的实际钢筋截面积As
6773.273761
受压区高度 x
x=ξh0
153.0797549
受拉区纵向钢筋配筋率ρ
ρ＝As/Bh0
0.004765884
配筋计算结论：
属适筋梁（板），且满足最小配筋率要求
2)裂缝宽度验算
最大裂缝宽度计算公式：
Wmax=α1α2α3бsl(c+d)/(0.30+1.4ρte)/Es
构件受力特征系数α1（受弯构件）
1.0

钢筋表面形状影响系数α2（变形钢筋）
1.0

荷载长期效应组合系数α3
1.5

实际最外层受力钢筋净保护层厚度ｃ(mm)
50.0

裂缝宽度计算公式中取用厚度c（mm）
50.0

钢筋直径d（mm）
28.0

受拉区纵向钢筋截面积As(mm)
13546.5
裂缝控制配筋数量
22
受拉钢筋重心至受拉边缘的距离as
108.0

有效受拉混凝土截面积Ate(mm)
237600.0
ρte=As/Ate
0.05701
荷载效应长期组合受拉钢筋的应力
бsl=Ml/(0.87AshO)
129.49
按上述公式计算的最大裂缝宽度Wmax
0.19945
[Wmax]=
0.2
裂缝宽度验算结论：
满足最大裂缝宽度要求
3）斜截面抗剪计算
截面腹板高度hw＝
1400
mm
受剪截面hw/b＝
1.272727

γd＝
1.1

由hw/b<4判断，应用V<=0.25fcbh0/γd
剪力标准值Vk＝
1383
kN
0.25fcbh0/γd＝
5652.50
kN
剪力设计值V＝
2486
kN
截面尺寸满足抗剪要求
混凝土的受剪承载力Vc＝
1741
kN
箍筋直径d＝
12
mm
单肢箍筋的截面面积Asv1＝
113.1
mm2
箍筋数量n＝
4
根
箍筋截面面积Asv＝
452.4
mm2
箍筋间距s＝
150
mm
箍筋抗拉强度设计值fyv＝
210
Mpa
箍筋抗剪Vsv＝
1022.852
kN
总的抗剪能力V＝Vc＋Vsv＝
2513
kN
满足斜截面抗剪要求
轨道梁配筋计算（上侧支座） 表6-2
1）配筋计算 配筋计算点
上侧支座
弯矩标准值Ｍk＝
1123.4
弯矩设计值Ｍ＝
1992.3
梁宽ｂ＝
1100
梁高ｈ＝
1400
钢筋保护层厚度ｃ＝
50
钢筋ｄ＝
25
ｈ０＝
1350

混凝土轴心抗压强度fc=
17.5
fy=
310
γd=
1.0
单根钢筋截面积Ａ＝
490.87
Es
200000
Ml=
1123.4
截面抵抗矩系数αs
αs＝γdM/fcbh02
0.0568
相对受压区高度ξ
ξ＝1-（1-2αs）^0.5
0.0585
判断是否按双筋截面进行配筋：
ξb=
0.45
可按单筋截面进行配筋

γs＝（1+（1-2αs）^0.5)/2
0.9708
计算的钢筋截面面积As
As=γdM/γs.fy.h0
4904.0
所需筋数量N
9.990
取整数后Ｎ＝
6
按上述配筋后的实际钢筋截面积As
2945.243113
受压区高度 x
x=ξh0
78.97372482
受拉区纵向钢筋配筋率ρ
ρ＝As/Bh0
0.001983329
配筋计算结论：
属适筋梁（板），且满足最小配筋率要求
2)裂缝宽度验算
最大裂缝宽度计算公式：
Wmax=α1α2α3бsl(c+d)/(0.30+1.4ρte)/Es
构件受力特征系数α1（受弯构件）
1.0

钢筋表面形状影响系数α2（变形钢筋）
1.0

荷载长期效应组合系数α3
1.5

实际最外层受力钢筋净保护层厚度ｃ(mm)
50.0

裂缝宽度计算公式中取用厚度c（mm）
50.0

钢筋直径d（mm）
25.0

受拉区纵向钢筋截面积As(mm)
7363.1
裂缝控制配筋数量
15
受拉钢筋重心至受拉边缘的距离as
62.5

有效受拉混凝土截面积Ate(mm)
137500.0
ρte=As/Ate
0.05355
荷载效应长期组合受拉钢筋的应力
бsl=Ml/(0.87AshO)
129.90
按上述公式计算的最大裂缝宽度Wmax
0.19487
[Wmax]=
0.2
裂缝宽度验算结论：
满足最大裂缝宽度要求
3）斜截面抗剪计算
截面腹板高度hw＝
1500
mm
受剪截面hw/b＝
1.363636

γd＝
1.1

由hw/b<4判断，应用V<=0.25fcbh0/γd
剪力标准值Vk＝
1382.6
kN
0.25fcbh0/γd＝
5906.25
kN
剪力设计值V＝
2486.4
kN
截面尺寸满足抗剪要求
混凝土的受剪承载力Vc＝
1819.125
kN
箍筋直径d＝
12
mm
单肢箍筋的截面面积Asv1＝
113.0973
mm2
箍筋数量n＝
4
根
箍筋截面面积Asv＝
452.3893
mm2
箍筋间距s＝
150
mm
箍筋抗拉强度设计值fyv＝
210
Mpa
箍筋抗剪Vsv＝
1068.77
kN
总的抗剪能力V＝Vc＋Vsv＝
2625
kN
满足斜截面抗剪要求

附录1:
STAAD数据文件

STAAD PLANE
START JOB INFORMATION
ENGINEER DATE 16-Apr-07
END JOB INFORMATION
INPUT WIDTH 79
UNIT METER KN
JOINT COORDINATES
1 0.000 0.000 0.000
2 2.000 0.000 0.000
5 10.000 0.000 0.000
7 18.000 0.000 0.000
8 20.000 0.000 0.000
9 22.000 0.000 0.000
12 30.000 0.000 0.000
14 38.000 0.000 0.000
15 40.000 0.000 0.000
16 42.000 0.000 0.000
19 50.000 0.000 0.000
21 58.000 0.000 0.000
22 60.000 0.000 0.000
MEMBER INCIDENCES
1 1 2
7 7 8
8 8 9
14 14 15
15 15 16
21 21 22
22 2 5
23 5 7
24 9 12
25 12 14
26 16 19
27 19 21
DEFINE MATERIAL START
ISOTROPIC CONCRETE
E 2.17185e+007
POISSON 0.17
DENSITY 23.5616
ALPHA 5.5e-006
DAMP 0.05
END DEFINE MATERIAL

CONSTANTS
MATERIAL CONCRETE MEMB 1 7 8 14 15 21 TO 27
MEMBER PROPERTY CHINESE
1 7 8 14 15 21 TO 27 PRIS YD 1.4 ZD 1.1
SUPPORTS
2 5 7 9 12 14 16 19 21 FIXED BUT FX FZ MX MY MZ KFY 345756
MEMBER RELEASE
7 END MZ
14 END MZ
DEFINE MOVING LOAD
TYPE 1 LOAD 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400
DIST 1.2 1.2 1.2 13 1.2 1.2 1.2 2.5 1.2 1.2 1.2 13 1.2 1.2 1.2
LOAD 1 ZZ
SELFWEIGHT Y -1
LOAD GENERATION 250 ADD LOAD 1
TYPE 1 -50 0 0 XINC 0.5
PERFORM ANALYSIS PRINT ALL
FINISH